外一篇 回顾DNA那些迷人的发现

4,人类基因组 我们的DNA:  外一篇 回顾DNA那些迷人的发现

人们如何发现DNA,认识其重要性以及揭示其结构的历史是非同寻常的。有很多书专门讲述这一历史,向人们详细描述那些迷人的发现,以及科学背后那些同样迷人的人物。我们将重述这段历史中的几个闪光点,以便理解DNA是如何从一个“令人生厌的分子”转变成为一种大受欢迎的现代标志。

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1869年,不算吉利的开端

DNA最早是从被丢弃的外科绷带上的脓细胞中分离出来的。那是在1869年,弗里德里希·米歇尔(Friedrich Miescher,瑞士生化学家)报道了一种不能被蛋白消化酶破坏的物质,也就是说“不属于迄今为止已知的任何一种蛋白质”。命名为核酸(有两种,DNA和RNA)。

DNA可以传递信息

DNA可以传递信息的线索最早来源于人们才肺炎球菌的研究。肺炎球菌传播肺炎,是当时很普遍的致命疾病的细菌。20世纪20年代,理查德·格利菲斯(Frederick Griffiths)成功地完成了一个著名的实验:肺炎球菌转化实验(具体过程就不做介绍了,有兴趣的点击链接到百度百科去看)。1943年,Oswald Avery和同事们发现DNA是起作用的转变因子。

DNA是遗传物质

在当时,这项工作几乎没有引起注意。 DNA被认为是一种过于简单的分子,尤其同蛋白质相比,以至于不能包含一种生物体的所有遗传信息。

DNA是遗传物质的确切证据最终由Alfred Hershey和Martha Chase在1952年得到。也是一个著名的实验:噬菌体感染实验(同样百度百科)。这些结果有力地证了DNA的遗传物质。

关于DNA结构

在接受了DNA作为遗传的化学基础后,许多科学家试图发现其结构。罗莎琳·富兰克林(Rosalind Franklin)就是其中之一,她是伦敦大学的化学家。她使用的是X射线结晶技术,产生的X射线的散射被用于构建结构图。

Franklin及其同事Maurice Wlikins得到了关于DNA结构的重要认识,特别是其螺旋的性质。但真正揭示DNA那令人困扰的结构的人却是在英国剑桥工作的两名见解独特的科学家:詹姆斯·沃森(James Watson)和费兰西斯·克里克(Frsncis Crick)。

生命的奥秘

正如沃森后来所说的那样,DNA结构的发现过程之所以成为一个广为流传的科学故事而不是被遗忘,是因为这是一个关于无限勇气、不服权威、蔑视传统的传奇故事。

詹姆斯·沃森(James Watson)和费兰西斯·克里克(Frsncis Crick)

他们俩最初(在1951年底)揭示DNA结构尝试是错误的;凭首对Franklin一次讲座的凌乱回忆,他们得到了一个骨架在内部的三链模型。

尽管实验室负责人要求他们把DNA结构的问题交给其他人,沃森分析了Franklin和Wlikins的X射线数据,也就是在这时他和克里克开始用大的三维模型疯狂地构建DNA的结构,这成为他们成功的关键之一。

1953年3月7日,他们已经准备好向剑桥Eagle酒吧的年轻顾客们宣布他们已经发现了「生命的奥秘」。

DNA双螺旋结构

DNA双螺旋结构

“我们希望能阐明脱氧核糖核甘酸(DNA)晶体的结构”,他们在1953年4月25日出版的《自然》杂志上的一篇文章中宣称。沃森和克里克描述的是一个缠绕的双螺旋结构,两条链上的碱基相互作用于(A和T,C和G),把两条链结合在一起。因此,双螺旋中的每一条DNA是如何自我复制的。

这个模型漂亮简单,并和已有的实验数据相吻合,很快就被学术界认为是正确的而加以接受。

Max Delbruck,一位理论物理学家,是当时遗传学界的重要人物,写道:

可以这样说,沃森和克里克于1953年发现DNA双螺旋结构,这对生物学所做的贡献在于:这一发现解决了与经典模型和理论有关的所有问题,却没有使我们因此而放弃了对真理和现实的直觉。很多物理学家都希望在原子物理学上有类似的突破,却一直没有成功。

诺贝尔生理及医学奖

由于他们的巨大贡献,沃森、克里克以及Wilkins于1962年赢得了诺贝尔生理及医学奖。而在这项发出中做出了突出贡献的Franklin,却已在几年前死于癌症,年仅37岁。

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